(57)【要約】【課題】  治療計画経験が少ない治療計画者を教育できる治療計画装置で用いることができる放射線ビームアングル決定システムを提供する。【解決手段】  治療症例データベース２は、過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存している。類似症例検索部３は、治療症例データベース２を利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を複数の治療症例から検索する。ビームアングル決定部４は、１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ対象症例に併せて変形して対象症例に対するビームアングルとして決定する。【選択図】  図１
2013198652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置で用いられる放射線ビームアングル決定システムであって、
過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存した治療症例データベースと、
前記治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を前記複数の治療症例から検索する類似症例検索部と、
前記１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ前記対象症例に併せて変形して前記対象症例に対するビームアングルとして決定するビームアングル決定部とからなる放射線ビームアングル決定システム。
【請求項２】
前記類似症例検索部は、前記対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像と前記複数の治療症例の複数の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元参照画像とをレジストレーション法により位置合わせを行って、前記対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像を変形して複数の３次元変形画像を作成する画像位置合わせ部と、
前記複数の３次元参照画像及び前記複数の３次元変形画像からそれぞれ画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
前記画像特徴量に基づいて、前記３次元参照画像と前記変形３次元画像との前記画像特徴量の類似度を定め、前記類似度を基準にして定めた類似度ランキングから上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の前記３次元参照画像を決定し、前記上位ｎ個の前記３次元参照画像に対応するｎ個の前記治療症例を前記１以上の類似症例として決定する類似症例決定部とからなる請求項１に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項３】
前記ビームアングル決定部は、レジストレーション法により、前記類似症例の前記計画標的体積を含む臓器の前記３次元参照画像を前記対象症例の放射線照射対象の前記計画標的体積を含む臓器の３次元画像に合わせるための変換行列を算出する変換行列算出部と、
前記変換行列を用いて前記類似症例のビームアングルを前記対象症例に合わせて変更して前記対象症例に対するビームアングルとして出力するビームアングル変更部とからなる請求項１に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項４】
前記レジストレーション法が、線形レジストレーション法である請求項２または３に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項５】
前記画像特徴量算出部で算出する前記画像特徴量が、前記計画標的体積を含む臓器の１以上の幾何学的特徴と前記計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係を含んでいる請求項２に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項６】
前記計画標的体積と前記脊髄との１以上の幾何学的な関係は、アイソセンター平面中の前記計画標的体積の重心と前記脊髄との間の距離及びアイソセンター平面中の前記脊髄から前記計画標的体積の重心までの角度である請求項４に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項７】
前記類似度がユークリッド距離により決定される請求項２に記載の放射線ビームアングル決定システム。
【請求項８】
放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置でコンピュータを用いて実施される放射線ビームアングル決定方法であって、
過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存した治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を前記複数の治療症例から検索する類似症例検索ステップと、
前記１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ前記対象症例に併せて変更して前記対象症例に対するビームアングルとして決定するアングル決定ステップとからなる放射線ビームアングル決定方法。
【請求項９】
前記類似症例検索ステップは、前記対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像と前記複数の治療症例の複数の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元参照画像とをレジストレーション法により位置合わせを行って、前記対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像を変形して複数の３次元変形画像を作成する画像位置合わせステップと、
前記複数の３次元参照画像及び前記複数の３次元変形画像からそれぞれ画像特徴量を算出する画像特徴量算出ステップと、
前記画像特徴量に基づいて、前記３次元参照画像と前記変形３次元画像との前記画像特徴量の類似度を定め、前記類似度を基準にして定めた類似度ランキングから上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の前記３次元参照画像を決定し、前記上位ｎ個の前記３次元参照画像に対応するｎ個の前記治療症例を前記１以上の類似症例として決定する類似症例決定ステップとからなる請求項８に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１０】
前記ビームアングル決定ステップは、レジストレーション法により、前記類似症例の前記３次元参照画像を前記対象症例の放射線照射対象の３次元画像に合わせるための変換行列を算出する変換行列算出ステップと、
前記変換行列を用いて前記類似症例のビームアングルを前記対象症例に合わせて変形して前記対象症例に対するビームアングルとして出力するビームアングル変形ステップとからなる請求項８に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１１】
前記レジストレーション法が、線形レジストレーションである請求項９または１０に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１２】
前記画像特徴量算出ステップで算出する前記画像特徴量が、前記計画標的体積を含む臓器の１以上の幾何学的特徴と前記計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係を含んでいる請求項１１に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１３】
前記計画標的体積と前記脊髄との１以上の幾何学的な関係は、アイソセンター平面中の前記計画標的体積の重心と前記脊髄との間の距離及びアイソセンター平面中の前記脊髄から前記計画標的体積の重心までの角度である請求個１２に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１４】
前記類似度がユークリッド距離により決定される請求項１０に記載の放射線ビームアングル決定方法。
【請求項１５】
放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置でコンピュータを用いて放射線ビームアングルを決定するための放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムであって、
過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存した治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を前記複数の治療症例から検索する類似症例検索ステップと、
前記１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ前記対象症例に併せて変形して前記対象症例に対するビームアングルとして決定するアングル決定ステップとを前記コンピュータに実現させる放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線ビームアングル決定システム、放射線ビームアングル決定方法及び放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
体幹部定位放射線治療(SBRT)は、最近数十年間にわたって実施され、生存率は増加している。体幹部定位放射線治療の成功しているポイントは、適切なビーム配置すなわち適切なビームアングルの決定がなされているためである。しかしながら、ビーム配置の決定は無経験の治療計画者には難しく、経験を積んだ計画者の下で治療計画が立てられていたのが実情である。そこで非特許文献１及び２に示されるように、治療計画経験がある治療計画者が利用できるビーム配置を自動決定する方法が開発されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Pooter JA, Mendez Romero A, Wunderink W, Storchi PR, Heijmen BJ 2008 「Automated non-coplanar beam direction optimization improves IMRT in SBRT of liver metastasis」 Radiother Oncol 88 376-81
【非特許文献２】Meyer J, Hummel SM, Cho PS, Austin-Seymour MM, Phillips MH 2005 「Automatic selection of non-coplanar beam directions for three-dimensional conformal radiotherapy」 Br J Radiol 78 316-27
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来開発されたビーム配置の決定システムは、治療計画装置に適用できるもの、治療計画経験が少ない治療計画者を支援できるシステムではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、治療計画経験が少ない治療計画者を支援できる治療計画装置で用いることができる放射線ビームアングル決定システム、放射線ビームアングル決定方法及び放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置で用いられる放射線ビームアングル決定システムを対象とする。本発明の放射線ビームアングル決定システムは、治療症例データベースと、類似症例検索部と、ビームアングル決定部とを備えている。治療症例データベースは、過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存している。ここで画像データは、ＣＴ画像であり、治療計画情報は計画標的体積及びリスク臓器の領域情報，治療ビームアングル等に関する情報である。類似症例検索部は、治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を複数の治療症例から検索する。ビームアングル決定部は、１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ対象症例に併せて変形して対象症例に対するビームアングルとして決定する。本発明によれば、実際に実施した類似治療症例に基づいて、対象症例のビームアングルを決定するため、治療計画経験が少ない治療計画者に対して、経験豊富な治療計画者の考え方を反映したビームアングルを提案できる。したがって本発明によれば、治療計画経験が少ない治療計画者を支援できる放射線ビームアングル決定システムを、治療計画装置上で提供できる。
【０００７】
類似症例検索部は、画像位置合わせ部と、画像特徴量算出部と、類似症例決定部とから構成することができる。画像位置合わせ部は、対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像と複数の治療症例の複数の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元参照画像とをレジストレーション法により位置合わせを行って、対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像を変形して複数の３次元変形画像を作成する。ここで「レジストレーション法」とは、一方の画像を他方の画像に合わせるために一方の画像の寸法を変えて変形画像を得る技術である。寸法比を線形で変えるものは線形レジストレーション法であり、後の演算処理を簡単にするためには、本発明でも線形レジストレーション法を用いるのが好ましい。
【０００８】
画像特徴量算出部は、複数の３次元参照画像及び複数の３次元変形画像からそれぞれ画像特徴量を算出する。どのような画像特徴量を用いるかは任意であるが、計画標的体積を含む臓器の画像の寸法や、画像中の計画標的体積と他の部分との位置関係等の幾何学的特徴を画像特徴量として用いるのが好ましい。特に、計画的治療対象が脊髄に近い位置にある場合には、画像特徴量算出部で算出する画像特徴量が、計画標的体積を含む臓器の１以上の幾何学的特徴と計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係を含んでいるのが好ましい。計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的関係を画像特徴量に含めると、放射線の照射リスクが高い脊髄にできるだけ放射線を照射しないビームアングルを選択することが可能になる。具体的な計画標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係は、アイソセンター平面中の計画標的体積の重心と脊髄との間の距離及びアイソセンター平面中の脊髄から計画標的体積の重心までの角度であるのが好ましい。ここで「アイソセンター」とは、治療器の回転軸中心で，一般的に腫瘍領域の重心である。そして類似症例決定部は、画像特徴量に基づいて、３次元参照画像と変形３次元画像との画像特徴量の類似度を定め、類似度を基準にして定めた類似度ランキングから上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の３次元参照画像を決定し、上位ｎ個の３次元参照画像に対応するｎ個の治療症例を１以上の類似症例として決定する。このように類似度ランキングから上位ｎ個の３次元参照画像をｎ個の治療症例として決定すると、利用者に選択肢を提供することが可能になり、利用者の考えを反映することができるだけでなく、利用者に考える機会を与えることができるので、教育用として適している。類似度の定義は任意であるが、類似度をユークリッド距離により決定してもよい。現状、ユークリッド距離は、幾何学形状の類似性を判断する場合に最も精度を高めることができる。
【０００９】
ビームアングル決定部は、変換行列算出部とビームアングル変更部とから構成することができる。変換行列算出部は、レジストレーション法により、類似症例の計画標的体積の３次元参照画像を対象症例の放射線照射対象の計画標的体積の３次元画像に合わせるための変換行列を算出する。ビームアングル変更部は、変換行列を用いて類似症例のビームアングルを対象症例に合わせて変更して対象症例に対するビームアングルとして出力する。このような変換行列を用いると、ビームアングルの変更演算を簡単に行える。
【００１０】
本発明は、放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置でコンピュータを用いて実施される放射線ビームアングル決定方法としても表現することができる。本発明の方法では、まず過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存した治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を複数の治療症例から検索する類似症例検索ステップを実施する。次に、１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ対象症例に併せて変更して対象症例に対するビームアングルとして決定するアングル決定ステップを実施する。
【００１１】
また本発明は、放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置でコンピュータを用いて放射線ビームアングルを決定するため放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムとしても表現することができる。本発明の放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムは、上記類似症例検索ステップとアングル決定ステップとをコンピュータで実施できるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置で用いられる本発明の放射線ビームアングル決定システムの実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施の形態を、コンピュータを用いて実現する場合に用いるコンピュータプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】例えば線形レジストレーション法を説明するために用いる図である。
【図４】実施の形態で採用した画像特徴量を説明するために用いる図である。
【図５】対象症例に対する上位５個の治療症例の画像の例を二次元画像で示す図である。
【図６】上位５位（1st〜5th）までの像類似症例のビームアングルを対象症例に合わせて変更して対象症例に対するビームアングルとして出力した例を二次元画像として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の放射線ビームアングル決定システム及び放射線ビームアングル決定方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、放射線照射システムに用いる治療計画情報を作成する治療計画装置で用いられる本発明の放射線ビームアングル決定システムの実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。図２は、図１の実施の形態をコンピュータを用いて実現する場合に用いる放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。図１の実施の形態では、放射線ビームアングル決定システム１が、治療症例データベース２と、類似症例検索部３と、ビームアングル決定部４とを備えている。なお以下の実施の形態では、具体的には、肺癌に放射線を照射する症例を対象症例とする。
【００１４】
治療症例データベース２は、過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存している。ここで画像データは、例えばＣＴ画像から得た３次元画像及び計画標的体積ＰＴＶの画像等であり、治療計画情報は実際に使用したビームアングル等に関する情報である。具体的なデータとしては、2003年11月から2010年4月まで体幹部定位放射線治療で治療された８１人の肺癌患者に対する治療症例のデータを治療症例データベース２に保存してある。なお放射線の照射対象である肺癌の有効径は4.0±0.7cmである。そして治療症例データベース２に集めた治療計画は、ペンシルビームコンボリューションアルゴリズム(バリアン・メディカル・システムズインク，パロアルト，アメリカ合衆国)を使用した市販の放射線治療システムを用いて経験を積んだ放射線腫瘍医によって計画されたものである。そして画像は、スライスＣＴスキャナー(Mx 8000：フィリップス，アムステルダム、オランダ国)を用いて獲得したＣＴ画像に基づくものである。
【００１５】
類似症例検索部３は、治療症例データベース２を利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を複数の治療症例から検索する。類似症例検索部３は、画像位置合わせ部３１と、画像特徴量算出部３２と、類似症例決定部３３とから構成されている。画像位置合わせ部３１は、対象症例データ５から得た対象症例の放射線照射対象の計画標的体積（具体的には肺癌）を含む臓器（具体的には肺）のＣＴ画像に基づく３次元画像と複数の治療症例の複数の放射線照射対象の計画標的体積（具体的には肺癌）を含む臓器（具体的には肺）のＣＴ画像に基づく３次元参照画像とをレジストレーション法により位置合わせを行って、対象症例の放射線照射対象の計画標的体積を含む臓器のＣＴ画像に基づく３次元画像を変形して複数の３次元変形画像を作成する。「レジストレーション法」とは、一方の画像を他方の画像に合わせるために一方の画像の寸法を変えて変形画像を得る技術である。寸法比を線形で変えるものは線形レジストレーション法であり、後の演算処理を簡単にするために、本実施の形態では線形レジストレーション法を用いている。図３は、例えば線形レジストレーション法により、第１の計画標的体積を含む臓器の画像ＩＭＧ１（前述の治療症例の３次元参照画像）に第２の計画標的体積を含む臓器の画像ＩＭＧ２（前述の対象症例の３次元画像）を位置合わせして変形画像ＩＭＧ２´を得る場合の概念を示す図である。すなわち第２の画像ＩＭＧ２の寸法比を線形で変更して、第１の画像ＭＩＧ１にできるだけ合わせて変形画像ＩＭＧ２´を得る画像データ処理を行うことが線形レジストレーション法である。なお図３には２次元の画像として示してあるが、実際の処理対象の画像は全て３次元である。
【００１６】
画像特徴量算出部３２は、複数の３次元参照画像ＩＭＧ１及び複数の３次元変形画像ＩＭＧ２´からそれぞれ画像特徴量を算出する。どのような画像特徴量を用いるかは任意であるが、腫瘍、リスク臓器および正常組織構造を含む対象症例の幾何学的な状況を考慮して決定するのが好ましい。ここで幾何学的な状況は、肺癌のために体幹部定位放射線治療計画をする場合であれば、肺中の計画標的体積（肺癌）の位置、計画標的体積の形、計画標的体積のサイズ、肺容量、および計画標的体積と脊髄との幾何学的な関係を画像特徴量とすることができる。図４には、本実施の形態で採用した画像特徴量を示している。図４において、（１）の「ＰＴＶ  centroid (x,y.z)」は肺中の計画標的体積（肺癌）の位置座標を特徴量とすることを示している。また（２）の「Lung Length」とは肺の３次元寸法を特徴量とすることを示している。また（３）の「Equivalent sphere」とは、計画標的体積（肺癌）のサイズを特定するために計画標的体積（肺癌）を等価球体とみなし、その直径を計画標的体積（肺癌）の実効直径として、これを特徴量とすることを示している。また計画標的体積の球形度も特徴量とすることができる。更に（４）のＬはアイソセンター平面内における脊髄と計画標的体積との距離、θはアイソセンター平面内における脊髄から計画標的体積までの角度を特徴量とすることができることを示している。
【００１７】
特に、計画的治療対象が脊髄に近い位置にある場合には、画像特徴量算出部３２で算出する画像特徴量として、計画標的体積の１以上の幾何学的特徴と計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係を含んでいるのが好ましい。計標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係を画像特徴量に含めると、放射線の照射リスクが高い脊髄にできるだけ放射線を照射しないビームアングルを選択することが可能になる。具体的な計画標的体積と脊髄との１以上の幾何学的な関係は、前述のアイソセンター平面中の計画標的体積の重心と脊髄との間の距離及びアイソセンター平面中の脊髄から計画標的体積の重心までの角度であるのが好ましい。
【００１８】
類似症例決定部３３は、上記画像特徴量に基づいて、３次元参照画像ＩＭＧ１と変形３次元画像ＩＭＧ２´との画像特徴量の類似度を定め、類似度を基準にして定めた類似度ランキングから上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の３次元参照画像ＩＭＧ１を決定し、上位ｎ個の３次元参照画像に対応するｎ個の治療症例を１以上の類似症例として決定する。本実施の形態では、類似度をユークリッド距離により決定している。具体的には、重み付きのユークリッド距離を、下記の式により求めた。
【数１】
2013198652.tif 000003
【００１９】
上記式において、Ｇが特徴量の数であり、ｗｉはｉ番目の特徴量の重みである。ｘｉは対象症例用のｉ番目の特徴量であり、ｙｉは放射線治療計画データベース中の各場合のｉ番目の特徴量である。特徴量の重みは、治療計画の視点から見て特徴量の重要性を考慮して定める。
【００２０】
類似症例決定部３３は、上記のように定めた類似度のランキングから上位ｎ個の３次元参照画像をｎ個の治療症例として決定する。図５は、対象症例（Objective case）に対する上位５個の画像（1st〜5th）の例を二次元画像で示している。
【００２１】
本実施の形態では、１０個の幾何学特徴量として、すなわち計画標的体積の左右方向、前後方向及び上下方向の中心位置、計画標的体積の有効直径、計画標的体積の球形度、左右方向、前後方向及び上下方向の肺の長さ、アイソセンター平面内における脊髄と計画標的体積との距離、及びアイソセンター平面内における脊髄から計画標的体積までの角度を定義した。そして計画標的体積の中心、計画標的体積の球形度、肺の長さ、計画標的体積と脊髄との間の距離、および脊髄から計画標的体積までの角度のための「重み」は、対象症例に、より似ているケースを選択することができるように、0.3、0.1、0.1、0.3、および1.0として経験的にそれぞれセットした
ビームアングル決定部４は、１以上の類似症例で採用されたビームアングルを、それぞれ対象症例に併せて変形して対象症例に対するビームアングルとして決定する。ビームアングル決定部４は、変換行列算出部４１とビームアングル変更部４２とから構成される。変換行列算出部４１は、レジストレーション法により、類似症例の計画標的体積の３次元参照画像を対象症例の放射線照射対象の計画標的体積の３次元画像に合わせるための変換行列を算出する。変換行列は、下記の式で表すことができる。
【数２】
2013198652.tif 000004
【００２２】
上記式において、ｕ11…ｕ34の要素は、８点の特徴量に基づいて最小二乗法の使用により決定される。これらの特徴点は、肺領域に外接する平行六面体の複数の頂点として自動的に選定される。左右の肺を含む肺領域に外接する平行六面体は、CT画像のｘ，ｙ，ｚ軸における肺領域の最大、最小座標点を用いて定義される。線形レジストレーションとして、各場合の(ｐ，ｑ，ｒ)に位置した計画標的体積の重心は、上記式によって参照画像の座標系中の位置(ｐ´およびｑ´，ｒ´)へ移動する。実効直径は、計画標的体積と同じボリュームを備えた球体の直径として定義される。球形度は、計画標的体積のボクセルの数に計画標的体積と同じ重心およびボリュームを備えた、計画標的体積とその等価な球体の間の論理積ボクセルの数の比率から得られる。肺の長さは、左右方向、前後方向及び上下方向に肺部分の限定された平行六面体の３つの長さとして定義される。計画標的体積と脊髄の間の距離は、アイソセンター平面の中で計画標的体積の重心と脊髄との間の距離として測定される。脊髄から計画標的体積までの角度は、アイソセンター平面中の脊髄の重心を原点とする二次元の座標系で定義される。
【００２３】
ビームアングル変更部４２は、上記変換行列を用いて上位ｎ個の類似症例のビームアングルを対象症例に合わせて変更して対象症例に対するビームアングルとして出力する。具体的には、ビームアングル変更部４２は、最初にビームアングル、即ちガントリー角度θおよび寝台角度φに基づいたビーム位置ベクトルを、球座標から単位位置ベクトル(a、b、c)としての直交座標系に以下のように変換する。
【数３】
2013198652.tif 000005
【００２４】
そして直交座標系に変換した類似症例のビーム位置ベクトルを、それぞれ上記レジストレーションにより求めた上記変換行列を使用して直交座標系で修正する。そしてビームアングル変更部４２は、この修正により得られた位置ベクトル（ａ’, ｂ’, ｃ’）、ガントリー角度θ'および寝台角度φ'とからなるビームアングルとして直交座標系から球座標系に以下のように変換して出力する。
【数４】
2013198652.tif 000006
【００２５】
上記のようにして、本実施の形態の放射線ビームアングル決定システムは、上位ｎ個の類似症例に基づいて、放射線の照射についてｎ種類のビームアングル（ビーム配置）を提案する。図６は、具体例において、上記のようにして定めた上位５位（1st〜5th）までの像類似症例のビームアングルを対象症例に合わせて変更して対象症例に対するビームアングルとして出力した例を二次元画像として示している。例えば、本実施の形態では、図６の上段の２番目（2nd）の類似症例におけるビームアングルＡＬ１乃至ＡＬ４を、上記方法により図６の下段のビームアングルＡＬ１´〜ＡＬ４´に変更している。他の類似症例のビームアングルも同様にして変更されている。
【００２６】
本実施の形態を、コンピュータを用いて実施する場合に用いる放射線ビームアングル決定用コンピュータプログラムのアルゴリズムを示す図２のフローチャートに示すように、本発明の方法では、まず過去の複数の治療症例に関する、治療症例の治療対象の画像データ及び治療計画情報を保存した治療症例データベースを利用して、治療計画情報を作成する対象症例と類似する１以上の類似症例を複数の治療症例から検索する類似症例検索ステップを実施する。類似症例検索ステップを実施するまえに、ステップＳＴ１で検索対象症例及び過去の治療症例（データベース症例）を準備する。そしてステップＳＴ２で、照射対象が肺の場合には肺領域に基づく特徴点（上記１０の特徴量）を決定する。ステップＳＴ３では、対象症例の放射線照射対象の計画標的体積のＣＴ画像に基づく３次元画像と前記複数の治療症例の複数の放射線照射対象の計画標的体積のＣＴ画像に基づく３次元参照画像とをレジストレーション法により位置合わせを行って、対象症例の放射線照射対象のＣＴ画像に基づく３次元画像を変形して複数の３次元変形画像を作成する。次にステップＳＴ４で、複数の３次元参照画像及び複数の３次元変形画像からそれぞれ画像特徴量を算出する。その後、ステップＳＴ５では、画像特徴量に基づいて、３次元参照画像と変形３次元画像との画像特徴量の類似度を、重み付きユークリッド距離を用いて定める。そしてこの類似度を基準にして定めた類似度ランキングから上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の前記３次元参照画像を決定し、上位ｎ個の３次元参照画像に対応するｎ個の治療症例をｎ個の類似症例として決定する。ステップＳＴ６では、レジストレーション法により、類似症例の３次元参照画像を対象症例の放射線照射対象の３次元画像に合わせるための変換行列を算出する。そしてステップＳＴ７で、この変換行列を用いて類似症例のビームアングルを対象症例に合わせて変形して対象症例に対するビームアングルとして出力する。
【００２７】
本実施の形態によれば、実際に実施した類似治療症例に基づいて、対象症例のビームアングルを決定するため、治療計画経験が少ない治療計画者に対して、経験豊富な治療計画者の考え方を反映したビームアングルを提案できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、実際に実施した類似治療症例に基づいて、対象症例のビームアングルを決定するため、治療計画経験が少ない治療計画者に対して、経験豊富な治療計画者の考え方を反映したビームアングルを提案できる。したがって本発明によれば、治療計画経験が少ない治療計画者を教育できる治療計画装置で用いることができる放射線ビームアングル決定システム及び方法を提供できる。
【符号の説明】
【００２９】
１          放射線ビームアングル決定システム
２          治療症例データベース
３          類似症例検索部
４          ビームアングル決定部
３１        画像位置合わせ部
３２        画像特徴量算出部
３３        類似症例決定部
４１        変換行列算出部
４２        ビームアングル変更部
【図１】
2013198652.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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